La navigation
La navigation est un domaine d’étude axé sur le processus de surveillance et de contrôle du mouvement d’un engin ou d’un véhicule d’un endroit à un autre. Le domaine de la navigation comprend quatre catégories générales: navigation terrestre, navigation maritime, navigation aéronautique et navigation spatiale.
C’est aussi le terme d’art utilisé pour les connaissances spécialisées utilisées par les navigateurs pour effectuer des tâches de navigation. Toutes les techniques de navigation impliquent de localiser la position du navigateur par rapport aux emplacements ou aux modèles connus.
La navigation, dans un sens plus large, peut se référer à toute compétence ou étude impliquant la détermination de la position et de la direction. En ce sens, la navigation comprend la course d’orientation et la navigation piétonne.
Navigation simple
La navigation a ses origines dans la préhistoire. Les Polynésiens ont pratiqué ce que l’on appelle la navigation polynésienne dans l’océan Pacifique. Les Polynésiens utilisaient différentes choses autour d’eux pour se frayer un chemin à travers de vastes étendues de mer. D’autres personnes de l’Antiquité ont également appris à parcourir de grandes distances en utilisant des références du monde naturel. Par exemple:
Il y a longtemps (et encore aujourd’hui), les gens regardaient les étoiles, le soleil et la lune. De là, ils sauraient où se trouvait le nord. Avec les graphiques, ils pouvaient trouver à quelle distance ils étaient. Ceci s’appelle la navigation céleste. Jusqu’à ce qu’ils aient des horloges précises, ils ne connaissaient pas leur longueur (à quelle distance ils étaient à l’est ou à l’ouest) sans voir les points de référence.
Certains types de nuages sont formés sur terre et les vagues peuvent rebondir sur un rivage et se rendre à la mer.
Le temps qu’il a fallu pour arriver à un endroit. Lorsqu’ils voyageaient par voie terrestre, ils savaient qu’il leur faudrait, par exemple, deux jours pour se rendre d’un endroit à un autre. Cette fois, il est susceptible de rester le même. De là, ils pouvaient voyager deux jours et savoir qu’ils étaient proches de leur destination.
Les animaux trouvés ont également aidé. À différents endroits, les gens trouvaient différents types de poissons, de baleines ou d’oiseaux qui ne vivaient qu’au même endroit ou près de la terre. De là, ils pouvaient dire qu’ils étaient proches ou éloignés de leur lieu de résidence.
Un exemple des personnes qui ont utilisé les étoiles étaient les Vikings. Ils ont su que l’étoile appelée Polaris (l’étoile du nord) ne change pas sa position et ne pointe pas vers le nord. Ils connaîtront alors la latitude (distance de l’équateur) en mesurant l’angle entre Polaris et l’horizon. Ils ont également utilisé des animaux, en particulier des oiseaux, pour savoir s’il y avait des terres à proximité. Ils savaient également qu’un type spécifique de nuage se forme près de la terre et que les vagues sont différentes près du sol qu’en haute mer.
Navigation médiévale
Au fil du temps, ils ont continué à inventer ou à découvrir de meilleures méthodes de navigation. Certaines de ces méthodes sont:
Mort d’enchère Un navire peut lancer un journal à la mer. Sur le tronc, il y avait une corde avec des nœuds attachés à des distances régulières. En comptant le nombre de nœuds qui passaient par le côté avant de remettre le coffre, ils savaient à quelle vitesse ils allaient. Ils ont écrit ceci tous les jours et ils ont découvert combien ils voyageaient pour cette journée. C’est la raison pour laquelle la vitesse d’un navire est mesurée en nœuds.
Une boussole . On a découvert que la Terre avait deux pôles (nord et sud) et que ces pôles avaient des charges magnétiques différentes (positives et négatives). Reposant une bande de fer magnétique sur la pointe de la broche, il a été constaté que la bande tournait jusqu’à ce qu’elle coïncide avec le champ magnétique de la Terre. De là, vous pouvez prendre une adresse et suivre des chemins. La boussole a été inventée pour la première fois en Chine. Il a été plus tard inventé en France au 12ème siècle.
Horloges précises. Avec une montre, il était enfin possible de savoir quelle était la longueur d’une personne. La longueur est la position est ou ouest. Avant cela, seuls les points de référence et les calculs morts pouvaient être utilisés.
Le pilotage se fait lorsque les bateaux recherchent des balises ou des balises spéciales faites par l’homme, qui les indiquent où ils se trouvent ou qu’ils sont attentifs à certains obstacles comme les récifs.
Les gens ont divisé la boussole à 360 degrés. Ensuite, ils pouvaient donner un numéro exact de l’adresse que le navire devait suivre (le « parcours ») pour atteindre un port. Les premières cartes marines de navigation, appelées « cartes marines », montrent l’orientation nécessaire pour aller d’un port à l’autre.
Concepts de base
Latitude
En gros, la latitude d’un lieu sur Terre est sa distance angulaire au nord ou au sud de l’équateur. La latitude est généralement exprimée en degrés (marqués d’un °) allant de 0 ° à l’équateur à 90 ° aux pôles nord et sud. La latitude du pôle Nord est de 90 ° N et la latitude du pôle Sud est de 90 ° S. Les navigateurs ont calculé la latitude dans l’hémisphère nord en observant le North Star Polaris avec un sextant et en utilisant des tables de réduction de la vue pour corriger la hauteur de l’œil. et réfraction atmosphérique. La hauteur de Polaris en degrés au-dessus de l’horizon est la latitude de l’observateur, à un degré près.
Longitude
Semblable à la latitude, la longitude d’un endroit sur Terre est la distance angulaire à l’est ou à l’ouest du méridien d’origine ou du méridien de Greenwich. La longitude est généralement exprimée en degrés (marqués avec °) allant de 0 ° au méridien de Greenwich à 180 ° est et ouest. Sydney, par exemple, a une longitude d’environ 151 ° est. New York City a une longitude de 74 ° ouest. Pendant la majeure partie de l’histoire, les marins ont eu du mal à déterminer la longitude. La longitude peut être calculée si l’heure précise d’une observation est connue. En l’absence de cela, on peut utiliser un sextant pour prendre une distance lunaire (également appelée observation lunaire, ou «lunaire» en abrégé) qui, avec un almanach nautique, peut être utilisée pour calculer le temps à la longitude zéro (voir le temps moyen de Greenwich) . Les chronomètres de marine fiables n’étaient disponibles qu’à la fin du 18ème siècle et n’étaient pas abordables jusqu’au 19ème siècle. Pendant environ cent ans, de 1767 à 1850 environ, les marins sans chronomètre ont utilisé la méthode des distances lunaires pour déterminer l’heure de Greenwich pour trouver leur longitude. Un navigateur avec un chronomètre pouvait vérifier sa lecture en utilisant une détermination lunaire du temps de Greenwich.
Loxodrome
En navigation, une ligne de rhumb (ou loxodrome) est une ligne traversant tous les méridiens de longitude sous le même angle, c’est-à-dire une trajectoire dérivée d’un relèvement initial défini. Autrement dit, en prenant un relèvement initial, on procède le long du même relèvement, sans changer la direction mesurée par rapport au nord vrai ou magnétique.
Technique moderne
La plupart des systèmes de navigation modernes reposent principalement sur des positions déterminées électroniquement par des récepteurs collectant des informations auprès de satellites. La plupart des autres techniques modernes reposent sur le croisement de lignes de position ou de LOP. Une ligne de position peut faire référence à deux choses différentes, soit une ligne sur un graphique ou une ligne entre l’observateur et un objet dans la vie réelle. Un relèvement est une mesure de la direction vers un objet. Si le navigateur mesure la direction dans la vie réelle, l’angle peut alors être dessiné sur une carte marine et le navigateur sera sur cette ligne sur la carte.
En plus des relèvements, les navigateurs mesurent souvent les distances aux objets. Sur la carte, une distance produit un cercle ou un arc de position. Les cercles, les arcs et les hyperboles des positions sont souvent appelés lignes de position.
Si le navigateur trace deux lignes de position et qu’elles se croisent, il doit être à cette position. Un correctif est l’intersection de deux ou plusieurs LOP.
Si une seule ligne de position est disponible, celle-ci peut être évaluée par rapport à la position d’estimation de Dead pour établir une position estimée.
Les lignes (ou cercles) de position peuvent provenir de diverses sources:
observation céleste (un petit segment du cercle d’égale altitude, mais généralement représenté par une ligne),
aire de répartition terrestre (naturelle ou créée par l’homme) lorsque deux points cartographiés sont alignés,
relèvement boussole à un objet cartographié,
portée radar à un objet cartographié,
sur certains littoraux, une profondeur retentit à partir de l’écho sondeur ou de la ligne de main.
Certaines méthodes sont rarement utilisées de nos jours, telles que le « trempage de la lumière » pour calculer l’étendue géographique de l’observateur au phare.
Méthodes de base
La plupart des méthodes de navigation proviennent du nautisme, donc de la localisation et du contrôle des navires. Les outils classiques de localisation sont de nature géométrique (mesure d’angle et mesure de direction) ainsi que la détermination de la vitesse et des distances. Ils ont été utilisés pendant des siècles dans les groupes de méthodes suivants:
Navigation visuelle: se repérer sur la côte à partir de la mémoire et de simples cartes côtières ou nautiques (« Portolane »)
navigation terrestre: emplacement près de la côte basé sur des repères (points de repère sur terre) et des phares dispersés. Le sondage (détermination de la profondeur du fairway) est également inclus. Ces méthodes éprouvées sont maintenant complétées par des entrées portuaires denses, diverses balises de navigation et des radiobalises.
Dead Reckoning (Engl. Dead Reckoning): la détermination actuelle du prix et de la vitesse. Le parcours peut être déterminé avec le soleil, les étoiles et (depuis le Moyen Age) avec la boussole, le trajet par devis ou avec journal de relais. L’entrée dans le journal de bord s’applique à ce jour en ajoutant graphiquement les éléments de la carte marine. La position ainsi déterminée est appelée « gegisster » ou lieu de couplage et est, selon les conditions météorologiques, précise à quelques pour cent.
Si possible, la dérive du vent est prise en compte dans l’accouplement; Les outils modernes tels que le calculateur de trajectoire (pour le triangle du vent, la balise, etc.) et le radar Doppler augmentent la précision à environ 0,5% de la distance et la navigation inertielle à nouveau.
Navigation astronomique: localisation par mesure en élévation du soleil, des étoiles de navigation ou des planètes. Il complète les trois méthodes ci-dessus sur les itinéraires long-courriers. La précision réalisable est d’environ 20 km avec le Jakobsstab, avec des sextants modernes de 1 à 2 km.
Ces méthodes, éprouvées depuis des siècles, ont été utilisées pour la première fois dans la radionavigation en 1899 et dans la navigation par satellite en 1964 (voir chapitre suivant).
La navigation polynésienne, en grande partie perdue, reposait entre autres sur un parcours étoilé et une navigation Zenitstern. Avec l’observation des vagues, du vent, des animaux et des nuages, les Polynésiens ont pu trouver des atolls même éloignés et peu profonds.
Navigation longue distance
Comme une navigation à longue portée (anglais: navigation à longue distance – LRN) est appelée dans les domaines nautique et aérien (vol long-courrier) le nécessaire sur des routes de quelque 100 km, des méthodes de localisation et de contrôle du véhicule.
Les méthodes spéciales de navigation sur de longues distances ont maintenant pris du retard, mais sont toujours nécessaires pour une navigation redondante indépendante du GPS grâce à la prépondérance des techniques satellitaires GNSS telles que le GPS et le GLONASS. Jusque vers 1995, on pouvait dire que le nautisme nécessitait une navigation à longue distance chaque fois que la navigation terrestre (dans le champ de vision plus large d’une côte ou d’îles) ne suffisait plus et que la cible devait être orientée à plus de 50 km environ.
Astronavigation
La méthode de navigation céleste des mesures de l’angle et du temps au soleil et aux étoiles brillantes est la méthode classique, depuis les voyages des Polynésiens et des autres peuples de la mer, à la découverte de tous les plaisanciers et à leur entraînement. Jusqu’en 1970 environ, c’était la base de la navigation à longue distance sur tout l’hémisphère sud, mais il était également utilisé dans les pays du nord pour environ 10 à 20% de toutes les déterminations locales. Depuis les années 1970, la radio et la technologie satellitaire ont de plus en plus déplacé dans le sud (voir ci-dessous), mais elles sont encore nécessaires aujourd’hui pour les petits navires et les urgences (panne d’électricité, etc.).
Radio navigation
Dans la radio, la navigation est importante
le LORAN (navigation à longue portée) doit être mentionné (à côté de l’ancien LORAN-A (onde moyenne), en particulier le Loran-C (sur une mesure de temps de transit BASÉ hyperbolique avec onde longue)). Bien qu’il souffre souvent d’une mauvaise couverture dans les régions éloignées, il s’est encore amélioré grâce à la modernisation technique et au traitement du signal au cours de la dernière décennie. Le plan fédéral de radionavigation de 1994 et l’UE avaient déjà envisagé d’abandonner progressivement LORAN, mais leur importance en tant que solution de rechange et en cas de défaillance du GPS ou de Galileo a été reconnue à temps.
Entre 1975 et 1995, il y avait aussi le système mondial OMEGA, avec l’utilisation d’ondes longitudinales avec seulement 8 émetteurs, mais leur fonctionnement était trop coûteux malgré la coopération internationale et était inutile avec le GPS émergent.
D’autres procédures, plus régionales, telles que le russe Alpha (un équivalent LORAN), le Decca britannique, le NavaRho construit après la Seconde Guerre mondiale et d’autres.
Navigation par satellite
À partir de 1960 environ, le système NNSS de transit de l’US Navy (5 à 6 satellites de navigation en orbite polaire), lancé en 1963/1964 pour tous les usages civils et disponible jusqu’à la fin des années 1990,
et depuis environ 1990, le système de positionnement mondial (GPS) du Département américain de la Défense. Sa version civile (code CA), utilisée depuis ses débuts, est suffisante pour 99% des tâches de positionnement à longue distance. Le nombre de satellites (20 200 km de haut) est passé de 5-10 à environ 30 avec le temps et offre une couverture mondiale avec 5 à 8 satellites simultanément mesurables (4 sont nécessaires).
En outre, le encore développé par l’Union soviétique GLONASS (système satellite russe / similaire GLObal NAvigation), qui est similaire au GPS
et à partir de 2012-2015, le système européen Galileo, qui améliore et élargit considérablement l’utilisation de la méthodologie GPS.
Procédures Spéciales
Last but not least pour les tâches spéciales sur les procédures spéciales long-courriers z. Comme la navigation météorologique, le magnétisme, la navigation polaire ou la mesure de la profondeur (écho-sondeur, etc.) à mentionner. Dans les temps anciens et au début de la grande « période de découverte » (XIVe-XVIe siècles), la méthode des parallaxes lunaires et l’observation de phénomènes naturels tels que le vol des oiseaux, les graminées, le bois mort, les algues, etc. Des courants océaniques ou des systèmes de vents bien connus (Passat!) Étaient également utiles pour naviguer de l’Atlantique ou du Pacifique.
Contrôles de la navigation mentale
Par des vérifications de la navigation mentale, un pilote ou un navigateur estime les trajectoires, les distances et les altitudes, ce qui aidera le pilote à éviter les erreurs de navigation grossières.
Le pilotage
Le pilotage (aussi appelé pilotage) consiste à naviguer dans un aéronef par référence visuelle à des points de repère ou à un bateau dans des eaux restreintes et à fixer sa position aussi précisément que possible à intervalles réguliers. Plus que dans les autres phases de la navigation, une bonne préparation et une attention aux détails sont importantes. Les procédures varient d’un navire à l’autre et entre les navires militaires, commerciaux et privés.
Navigation céleste
Les systèmes de navigation célestes sont basés sur l’observation des positions du Soleil, de la Lune, des Planètes et des étoiles de navigation. De tels systèmes sont aussi utilisés pour la navigation terrestre que pour la navigation interstellaire. En connaissant le point de la terre en rotation sur lequel se trouve un objet céleste et en mesurant sa hauteur au-dessus de l’horizon de l’observateur, le navigateur peut déterminer sa distance par rapport à ce sous-point. Un almanach nautique et un chronomètre marin sont utilisés pour calculer le sous-sol terrestre sur lequel se trouve un corps céleste, et un sextant est utilisé pour mesurer la hauteur angulaire du corps au-dessus de l’horizon. Cette hauteur peut ensuite être utilisée pour calculer la distance à partir du sous-point pour créer une ligne de position circulaire. Un navigateur tire plusieurs étoiles successivement pour donner une série de lignes de position qui se chevauchent. Où ils se croisent est la correction céleste. La lune et le soleil peuvent également être utilisés. Le soleil peut également être utilisé seul pour tirer une succession de lignes de position (le mieux étant le midi) pour déterminer une position.
Chronomètre marin
Afin de mesurer avec précision la longitude, l’heure précise d’une observation de sextant (jusqu’à la seconde si possible) doit être enregistrée. Chaque seconde d’erreur équivaut à une erreur de longitude de 15 secondes, ce qui à l’équateur est une erreur de position de 0,25 mille marin sur la limite de précision de la navigation céleste manuelle.
Le chronomètre marin à ressort est un garde-temps de précision utilisé à bord des navires pour fournir l’heure exacte des observations célestes. Un chronomètre diffère d’une montre à ressort principalement en ce qu’il contient un dispositif à levier variable pour maintenir une pression uniforme sur le ressort et une balance spéciale conçue pour compenser les variations de température.
Un chronomètre à ressort est réglé approximativement sur le temps moyen de Greenwich (GMT) et n’est pas réinitialisé tant que l’instrument n’a pas été révisé et nettoyé, généralement tous les trois ans. La différence entre l’heure GMT et l’heure chronométrique est soigneusement déterminée et appliquée en tant que correction à toutes les lectures de chronomètre. Les chronomètres à ressort doivent être enroulés à peu près à la même heure chaque jour.
Les chronomètres de marine en cristal de quartz ont remplacé les chronomètres à ressort à bord de nombreux navires en raison de leur plus grande précision. Ils sont maintenus sur GMT directement à partir des signaux horaires radio. Cela élimine les erreurs de chronomètre et corrige les corrections d’erreur. Si la seconde main est erronée d’un point de vue lisible, elle peut être réinitialisée électriquement.
L’élément de base de la génération du temps est un oscillateur à quartz. Le cristal de quartz est compensé en température et est scellé hermétiquement dans une enveloppe sous vide. Une capacité de réglage calibrée est fournie pour ajuster le vieillissement du cristal.
Le chronomètre est conçu pour fonctionner pendant au moins 1 an sur un seul ensemble de piles. Les observations peuvent être chronométrées et les horloges du navire doivent être réglées avec une montre de comparaison, qui est réglée sur le temps de chronomètre et est envoyée à l’aile du pont pour enregistrer les temps de vision. En pratique, une montre-bracelet coordonnée à la seconde près avec le chronomètre sera adéquate.
Un chronomètre, à ressort ou numérique, peut également être utilisé pour les observations célestes. Dans ce cas, la montre est démarrée à un GMT connu par chronomètre, et le temps écoulé de chaque viseur ajouté à ceci pour obtenir le GMT du viseur.
Tous les chronomètres et les montres doivent être vérifiés régulièrement avec un signal radio. Les heures et les fréquences des signaux radio sont répertoriées dans des publications telles que les aides radio à la navigation.
Le sextant marin
Le deuxième élément essentiel de la navigation céleste consiste à mesurer l’angle formé par l’œil de l’observateur entre le corps céleste et l’horizon sensible. Le sextant, un instrument optique, est utilisé pour exécuter cette fonction. Le sextant est constitué de deux assemblages primaires. Le cadre est une structure triangulaire rigide avec un pivot en haut et un segment gradué de cercle, appelé « arc », en bas. Le deuxième composant est le bras d’indexation, qui est attaché au pivot en haut du cadre. En bas se trouve un vernier sans fin qui se fixe dans les dents du bas de l’arc. Le système optique se compose de deux miroirs et, généralement, d’un télescope de faible puissance. Un miroir, appelé « miroir d’index », est fixé sur le haut du bras d’indexation, sur le pivot. Lorsque le bras d’index est déplacé, ce miroir tourne et l’échelle graduée sur l’arc indique l’angle mesuré (« altitude »).
Le deuxième miroir, appelé « verre d’horizon », est fixé à l’avant du cadre. Une moitié du verre d’horizon est argenté et l’autre moitié est claire. La lumière du corps céleste frappe le miroir d’indice et se reflète dans la partie argentée du verre d’horizon, puis revient à l’œil de l’observateur à travers le télescope. L’observateur manipule le bras d’index pour que l’image réfléchie du corps dans le verre d’horizon repose juste sur l’horizon visuel, vu à travers le côté clair du verre d’horizon.
Le réglage du sextant consiste à vérifier et à aligner tous les éléments optiques pour éliminer la « correction d’index ». La correction d’index doit être vérifiée, en utilisant l’horizon ou plus préférablement une étoile, chaque fois que le sextant est utilisé. La pratique consistant à prendre des observations célestes depuis le pont d’un navire roulant, souvent par le biais d’une couverture nuageuse et d’un horizon flou, est de loin la partie la plus difficile de la navigation céleste.
Navigation inertielle
Le système de navigation par inertie est un système de navigation de type à recalage qui calcule sa position sur la base de capteurs de mouvement. Une fois la latitude et la longitude initiales établies, le système reçoit des impulsions des détecteurs de mouvement qui mesurent l’accélération le long de trois axes ou plus, ce qui lui permet de calculer continuellement et avec précision la latitude et la longitude actuelles. Ses avantages par rapport aux autres systèmes de navigation sont que, une fois la position de départ définie, il ne nécessite aucune information extérieure, n’est pas affecté par des conditions météorologiques défavorables et ne peut être détecté ou bloqué. Son inconvénient est que, puisque la position actuelle est calculée uniquement à partir des positions précédentes, ses erreurs sont cumulatives, augmentant à un rythme à peu près proportionnel au temps écoulé depuis la saisie de la position initiale. Les systèmes de navigation inertielle doivent donc être fréquemment corrigés par un «emplacement» de localisation provenant d’un autre type de système de navigation. L’US Navy a mis au point un système de navigation inertielle (SINS) pour les navires pendant le programme de missiles Polaris afin de garantir un système de navigation sûr, fiable et précis pour ses sous-marins à missiles. Les systèmes de navigation inertielle étaient largement utilisés jusqu’à ce que les systèmes de navigation par satellite (GPS) soient disponibles. Les systèmes de navigation inertielle sont encore couramment utilisés sur les sous-marins, car la réception GPS ou d’autres sources fixes ne sont pas possibles en cas de submersion.
Navigation électronique
Radio navigation
Un radiogoniomètre ou RDF est un appareil permettant de trouver la direction vers une source radio. En raison de la capacité de la radio à parcourir de très longues distances « au-dessus de l’horizon », elle constitue un système de navigation particulièrement efficace pour les navires et les avions qui pourraient voler à distance.
Les RDF fonctionnent en faisant pivoter une antenne directionnelle et en écoutant la direction dans laquelle le signal d’une station connue est le plus puissant. Ce type de système était largement utilisé dans les années 1930 et 1940. Les antennes RDF sont faciles à repérer sur les avions allemands de la Seconde Guerre mondiale, sous forme de boucles sous la partie arrière du fuselage, tandis que la plupart des avions américains contenaient l’antenne dans un petit carénage en forme de larme.
Dans les applications de navigation, les signaux RDF sont fournis sous la forme de balises radio, la version radio d’un phare. Le signal est généralement une simple diffusion AM d’une série de lettres de code morse, que le RDF peut syntoniser pour voir si la balise est « à l’antenne ». La plupart des détecteurs modernes peuvent également syntoniser toutes les stations de radio commerciales, ce qui est particulièrement utile en raison de leur grande puissance et de leur emplacement près des grandes villes.
Decca, OMEGA et LORAN-C sont trois systèmes de navigation hyperboliques similaires. Decca était un système de radionavigation hyperbolique à basse fréquence (également connu sous le nom de multilatération) qui a été déployé pour la première fois pendant la Seconde Guerre mondiale lorsque les forces alliées avaient besoin d’un système pouvant être utilisé pour obtenir des atterrissages précis. Comme dans le cas de Loran C, son utilisation principale était la navigation dans les eaux côtières. Les navires de pêche étaient d’importants utilisateurs d’après-guerre, mais ils étaient également utilisés dans les avions, y compris une application très précoce (1949) des affichages de cartes en mouvement. Le système a été déployé en mer du Nord et utilisé par des hélicoptères opérant sur des plates-formes pétrolières.
Le système de navigation OMEGA était le premier système de radionavigation véritablement mondial pour les avions, exploité par les États-Unis en coopération avec six pays partenaires. OMEGA a été développé par la marine américaine pour les utilisateurs de l’aviation militaire. Il a été approuvé pour développement en 1968 et promettait une véritable capacité de couverture océanique mondiale avec seulement huit émetteurs et la possibilité d’atteindre une précision de six kilomètres (6 km) lors de la fixation d’une position. Initialement, le système devait être utilisé pour faire naviguer des bombardiers nucléaires à travers le pôle Nord en Russie. Plus tard, il a été trouvé utile pour les sous-marins. En raison du succès du système de positionnement global, l’utilisation d’Omega a diminué au cours des années 90, à un point tel que le coût d’exploitation d’Omega ne pouvait plus être justifié. Omega a pris fin le 30 septembre 1997 et toutes les stations ont cessé de fonctionner.
LORAN est un système de navigation terrestre utilisant des émetteurs radio basse fréquence qui utilisent l’intervalle de temps entre les signaux radio reçus de trois stations ou plus pour déterminer la position d’un navire ou d’un aéronef. La version actuelle de LORAN couramment utilisée est LORAN-C, qui fonctionne dans la partie basse fréquence du spectre EM de 90 à 110 kHz. De nombreux pays sont des utilisateurs du système, y compris les États-Unis, le Japon et plusieurs pays européens. La Russie utilise un système presque exact dans la même gamme de fréquences, appelé CHAYKA. L’utilisation de LORAN est en forte baisse, le GPS étant le principal remplacement. Cependant, il y a des tentatives pour améliorer et re-populariser LORAN. Les signaux LORAN sont moins sensibles aux interférences et peuvent mieux pénétrer dans le feuillage et les bâtiments que les signaux GPS.
Navigation radar
Lorsqu’un navire se trouve dans la zone radar terrestre ou des aides radar spéciales à la navigation, le navigateur peut prendre des distances et des repères angulaires sur des objets cartographiés et les utiliser pour établir des arcs de position et des lignes de position sur une carte. Un correctif composé uniquement d’informations radar est appelé correction radar.
Les types de repères radar incluent «portée et portage sur un seul objet», «deux relèvements ou plus», «relèvements tangents» et «deux ou plusieurs portées».
L’indexation parallèle est une technique définie par William Burger dans le livre de 1957 intitulé The Radar Observer’s Handbook. Cette technique consiste à créer une ligne sur l’écran parallèle à la trajectoire du navire, mais décalée à gauche ou à droite d’une certaine distance. Cette ligne parallèle permet au navigateur de garder une distance donnée par rapport aux dangers.
Certaines techniques ont été développées pour des situations spéciales. L’une, connue sous le nom de «méthode de contour», consiste à marquer un gabarit en plastique transparent sur l’écran du radar et à le déplacer sur le graphique pour fixer une position.
Une autre technique spéciale, connue sous le nom de technique du tracé radar continu de Franklin, consiste à tracer la trajectoire qu’un objet radar doit suivre sur l’écran radar si le navire reste sur sa trajectoire prévue. Pendant le transit, le navigateur peut vérifier que le navire est sur la bonne voie en vérifiant que le pip se trouve sur la ligne tracée.
Navigation par satellite
Le système mondial de navigation par satellite ou GNSS désigne les systèmes de navigation par satellite offrant un positionnement avec une couverture mondiale. Un GNSS permet aux petits récepteurs électroniques de déterminer leur emplacement (longitude, latitude et altitude) à moins de quelques mètres en utilisant des signaux horaires transmis par une ligne radioélectrique à partir de satellites. Les récepteurs au sol avec une position fixe peuvent également être utilisés pour calculer l’heure précise comme référence pour des expériences scientifiques.
En octobre 2011, seuls le système mondial de localisation NAVSTAR (GPS) des États-Unis et le GLONASS russe étaient des GNSS opérationnels à l’échelle mondiale. Le système de positionnement Galileo de l’Union européenne est un GNSS de nouvelle génération dans la phase de déploiement initiale, qui devrait être opérationnel d’ici 2013. La Chine a indiqué qu’elle pourrait étendre son système de navigation régional Beidou à un système mondial.
Plus de deux douzaines de satellites GPS sont en orbite terrestre moyenne, transmettant des signaux permettant aux récepteurs GPS de déterminer la position, la vitesse et la direction du récepteur.
Depuis le lancement du premier satellite expérimental en 1978, le GPS est devenu une aide indispensable à la navigation dans le monde entier et un outil important pour la cartographie et l’arpentage. Le GPS fournit également une référence temporelle précise utilisée dans de nombreuses applications, notamment l’étude scientifique des séismes et la synchronisation des réseaux de télécommunications.
Mis au point par le Département de la défense des États-Unis, le GPS est officiellement appelé NAVSTAR GPS (système mondial de localisation et de télémétrie par satellite de navigation). La constellation de satellites est gérée par la 50e Escadre spatiale de l’armée de l’air américaine. Le coût de l’entretien du système est d’environ 750 millions de dollars par an, y compris le remplacement des satellites vieillissants et la recherche et le développement. Malgré cela, le GPS est gratuit pour un usage civil en tant que bien public.
Les smartphones modernes agissent comme des navigateurs GPS personnels pour les civils qui les possèdent. Généralement, une boussole est également fournie pour déterminer la direction lorsque vous ne vous déplacez pas.
Processus de navigation
Navires et navires similaires
Le travail de la journée en navigation
Le travail de la journée en navigation est un ensemble minimal de tâches compatible avec une navigation prudente. La définition variera selon les navires militaires et civils, et d’un navire à l’autre, mais prend une forme semblable à celle-ci:
Maintenir un tracé continu d’estimation des morts.
Prendre deux ou plusieurs observations d’étoiles au crépuscule du matin pour une correction céleste (prudent d’observer 6 étoiles).
Observation du matin Peut être pris sur ou près de la verticale principale pour la longitude, ou à tout moment pour une ligne de position.
Déterminer l’erreur de la boussole en observant l’azimut du soleil.
Calcul de l’intervalle à midi, heure de surveillance du midi apparent local, et constantes pour les vues méridiennes ou méridiennes.
Méridien de midi ou observation ex-méridien du soleil pour la ligne de latitude du midi. Fixer en cours d’exécution ou traverser avec la ligne Venus pour une correction à midi.
Détermination de la journée, course du jour et mise en place et dérive de la journée.
Au moins une ligne de soleil de l’après-midi, au cas où les étoiles ne seraient pas visibles au crépuscule.
Déterminer l’erreur de la boussole en observant l’azimut du soleil.
Prenez deux ou plusieurs observations en étoile au crépuscule du soir pour une correction céleste (prudent d’observer 6 étoiles).
Planification du passage
La planification du passage ou la planification du voyage est une procédure visant à élaborer une description complète du voyage du navire du début à la fin. Le plan comprend le départ du quai et de la zone portuaire, la partie en route d’un voyage, l’approche de la destination et l’amarrage. Selon le droit international, le capitaine d’un navire est légalement responsable de la planification du passage, mais sur les navires plus gros, la tâche sera déléguée au navigateur du navire.
Des études montrent que l’erreur humaine est un facteur dans 80% des accidents de navigation et que, dans de nombreux cas, l’homme responsable de l’erreur a eu accès à des informations qui auraient pu prévenir l’accident. La pratique de la planification du voyage a évolué, passant des lignes de crayon sur les cartes marines à un processus de gestion des risques.
La planification du passage comporte quatre étapes: évaluation, planification, exécution et suivi, qui sont spécifiés dans la résolution A.893 (21) de l’Organisation maritime internationale, Directives pour la planification du voyage, et ces directives sont reflétées dans la législation locale des pays signataires de l’OMI ( par exemple, le titre 33 du Code of Federal Regulations des États-Unis) et un certain nombre de livres ou de publications professionnels. Il existe une cinquantaine d’éléments d’un plan de passage complet en fonction de la taille et du type de navire.
L’étape d’évaluation porte sur la collecte d’informations pertinentes pour le voyage proposé ainsi que sur la détermination des risques et l’évaluation des principales caractéristiques du voyage. Cela impliquera de considérer le type de navigation requis, par exemple la navigation dans les glaces, la région traversée par le navire et les informations hydrographiques sur la route. À l’étape suivante, le plan écrit est créé.La troisième étape est l ‘exécution du plan de voyage finalisé, en compte tenu de toutes les circonstances qui peuvent survenir, que les changements de temps, qui peuvent exiger que le plan soit révisé ou modifié. L’étape finale de la planification du passage consiste à surveiller les progrès du navire par rapport au plan et à la réaction aux déviations et aux imprévus.
Navigation terrestre La navigation
pour les voitures et autres moyens de déplacement utilise des cartes, des points de repère et, plus récemment, la navigation informatique (« satnav », abréviation de navigation par satellite), ainsi que tous les moyens disponibles sur eau.
La navigation informatisée repose généralement sur le GPS pour les informations de localisation actuelles, une base de données de cartes de navigation sur les routes et les voies navigables, et utilise des algorithmes liés au problème plus de chemin pour identifiant les itinéraires optimaux.
Systèmes de pont intégrés
Les concepts de pont intégrés sont à l’origine de la planification du système de navigation. Les systèmes intégrés dans les entrées et sorties de divers capteurs de navire, affichent électroniquement les informations de positionnement et les moyens de contrôle de contrôle pour assurer un transport sur une trajectoire prédéfinie.Le navigateur devient un gestionnaire de système, des systèmes du système, des interprétations de la sortie du système et de la surveillance du navire.